CN113372427A - 一种用于制备蚕丝蛋白溶液的流水线设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于制备蚕丝蛋白溶液的流水线设备，包括蚕茧处理单元(1)，用于对未经处理的蚕茧进行粉碎处理，对粉碎处理后的蚕茧进行去胶，将去胶后得到的蚕丝蛋白进行漂洗和干燥后传送至混合溶液制备单元(2)；还包括混合溶液制备单元(2)，用于将处理后的蚕丝蛋白溶解于待混合溶液中，得到蚕丝蛋白混合溶液，将蚕丝蛋白混合溶液进行保温预设时间后传送至纯化分离单元(3)；还包括纯化分离单元(3)，用于对蚕丝蛋白混合溶液进行透析和纯化处理，得到蚕丝蛋白溶液。利用本申请的流水线设备，可以实现蚕丝蛋白溶液的自动化生产，从而可以提高蚕丝蛋白溶液的品控，同时还具有产量大、成本低的优势。

Description

一种用于制备蚕丝蛋白溶液的流水线设备

技术领域

本申请涉及生物材料制备技术领域，特别涉及一种用于制备蚕丝蛋白溶液的流水线设备。

背景技术

蚕丝蛋白具有优异的生物相容性、无免疫原性、体内可降解且时间可控，降解产物安全无毒，正成为一种新型医用生物材料，既可以作为产品直接用于临床中的组织修复，也可以作为药物及细胞的载体支架用于药物缓释及组织工程构建人工器官。另一方面，蚕丝蛋白作为一种具备生物相容性、生物可降解性、抗菌性、可食用性和安全性的生物材料，蚕丝蛋白溶液也可以用于食品保鲜行业。

目前蚕丝蛋白溶液的生产主要基于小规模的手工操作，没有完备的自动化流水线生产设备，蛋白溶液易于受到人为因素的影响，不好控制品质稳定均衡；过程中可能由于误操作引入杂质和细菌，质量难以保证；生产效率低下，劳动力成本较高，产量难以提高。

发明内容

本申请实施例提供了一种用于制备蚕丝蛋白溶液的流水线设备，可以实现蚕丝蛋白溶液的自动化生产，从而可以提高蚕丝蛋白溶液的品控，还具有产量大、成本低的优势。

本申请实施例提供了一种用于制备蚕丝蛋白溶液的流水线设备，包括蚕茧处理单元、混合溶液制备单元和纯化分离单元；

蚕茧处理单元，用于对未经处理的蚕茧进行粉碎处理，对粉碎处理后的蚕茧进行去胶，将去胶后得到的蚕丝蛋白进行漂洗和干燥后传送至混合溶液制备单元；

混合溶液制备单元，用于将处理后的蚕丝蛋白溶解于待混合溶液中，得到蚕丝蛋白混合溶液，将蚕丝蛋白混合溶液进行保温预设时间后传送至纯化分离单元；

纯化分离单元，用于对蚕丝蛋白混合溶液进行透析和纯化处理，得到蚕丝蛋白溶液。

可选的，蚕茧处理单元包括蚕茧粉碎装置；

蚕茧粉碎装置内部设有多个旋转刀片，蚕茧粉碎装置的入口端与进料区连接，进料区用于放置未经处理的蚕茧。

可选的，蚕茧处理单元包括煮茧装置；

煮茧装置包括加热部和过滤部，加热部的蚕茧入口端与蚕茧粉碎装置的出口端连接，加热部的出口端与过滤部的入口端连接；

加热部用于将粉碎后的蚕茧在预设溶液中进行加热至煮沸，以形成蚕丝蛋白；

过滤部用于对煮沸后的溶液进行过滤，得到蚕丝蛋白。

可选的，加热部包括加热腔，加热腔的内部设有搅拌器；

加热部还设有碳酸钠溶液进口和进水口，碳酸钠溶液进口、进水口和蚕茧入口端设于加热腔的不同侧壁上；

过滤部包括滤网和排水口，过滤部的蚕丝蛋白出口端与排水口分别设于滤网的两侧。

可选的，蚕茧处理单元还包括漂洗装置和风干装置；

漂洗装置用于对蚕丝蛋白进行多次漂洗，将漂洗后的蚕丝蛋白传送至风干装置；

风干装置包括风机和环境控制模块，环境控制模块用于控制风干过程中的温度和湿度。

可选的，混合溶液制备单元包括溶解装置；

溶解装置包括溶解腔和搅拌器，搅拌器设于溶解腔的内壁。

可选的，混合溶液制备单元还包括保温装置；

保温装置包括保温箱和温度控制模块，温度控制模块用于保持保温箱内的温度处于预设温度。

可选的，纯化分离单元包括透析装置；

透析装置包括纯水注入模块和透析池；

透析池内设有多个透析袋，多个透析袋用于分装蚕丝蛋白混合溶液；

纯水注入模块用于将存储的纯水注入透析池中。

可选的，纯化分离单元还包括离心机；

离心机用于在预设时间和预设温度下对透析后得到的蚕丝蛋白透析液进行离心，对离心后的上层清液进行收集，得到蚕丝蛋白溶液。

可选的，还包括传送带或传送管道；

传送带或传送管道，用于连接蚕茧处理单元、混合溶液制备单元与纯化分离单元并沿传送方向输出各单元的产物。

本申请实施例提供的一种用于制备蚕丝蛋白溶液的流水线设备具有如下有益效果：

本申请实施例中，按照流水线设备的工序制备蚕丝蛋白溶液，首先通过蚕茧处理单元对未经处理的蚕茧进行粉碎、去胶、漂洗和干燥，得到干燥的蚕丝蛋白，经混合溶液制备单元对干燥的蚕丝蛋白进行溶解并保温，得到蚕丝蛋白混合溶液，后经纯化分离单元对蚕丝蛋白混合溶液进行透析和纯化，最终得到一定质量浓度的蚕丝蛋白溶液。利用本申请实施例提供的流水线设备，可自动完成蚕茧粉碎、去胶、漂洗、分离纯化等一系列过程，便捷高效，最终得到大规模量产的蚕丝蛋白溶液；同时，得到的蚕丝蛋白溶液效果干净卫生、品质均衡，避免了手工制备造成的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种用于制备蚕丝蛋白溶液的流水线设备的示意图；

图2是本申请实施例提供的一种蚕茧粉碎装置的示意图；

图3是本申请实施例提供的一种煮茧装置的示意图；

图4是本申请实施例提供的一种风干装置的示意图；

图5是本申请实施例提供的一种混合溶液制备单元的示意图；

图6是本申请实施例提供的一种透析装置的示意图；

图7是本申请实施例提供的一种离心机的示意图；

附图标记说明：

1-蚕茧处理单元；11-蚕茧粉碎装置；111-旋转刀片；

12-煮茧装置；121-加热部；1211-加热腔；1212-搅拌器；122-过滤部；1221-滤网；

13-漂洗装置；14-风干装置；141-风机；142-环境控制模块；1421-温度控制子模块；1422-湿度控制子模块；

2-混合溶液制备单元；21-溶解装置；211-溶解腔；212-搅拌器；22-保温装置；221保温箱；222-温度控制模块；

3-纯化分离单元；31-透析装置；311-纯水注入模块；312-透析池；3121-透析袋；32-离心机；

4-传送带。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

鉴于现有技术只能通过手工操作来制备蚕丝蛋白溶液导致产量低、品质不稳定的缺陷，本申请实施例提供了一种用于制备蚕丝蛋白溶液的流水线设备，可以实现蚕丝蛋白溶液的自动化生产，从而可以提高蚕丝蛋白溶液的品控，还具有产量大、成本低的优势。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种用于制备蚕丝蛋白溶液的流水线设备的示意图，该流水线设备包括蚕茧处理单元1、混合溶液制备单元2和纯化分离单元3；

蚕茧处理单元1，用于对未经处理的蚕茧进行粉碎处理，对粉碎处理后的蚕茧进行去胶，将去胶后得到的蚕丝蛋白进行漂洗和干燥后传送至混合溶液制备单元2；

混合溶液制备单元2，用于将处理后的蚕丝蛋白溶解于待混合溶液中，得到蚕丝蛋白混合溶液，将蚕丝蛋白混合溶液进行保温预设时间后传送至纯化分离单元3；

纯化分离单元3，用于对蚕丝蛋白混合溶液进行透析和纯化处理，得到蚕丝蛋白溶液。

本申请实施例中，按照流水线设备的工序制备蚕丝蛋白溶液，首先通过蚕茧处理单元1对未经处理的蚕茧进行粉碎、去胶、漂洗和干燥，得到干燥的蚕丝蛋白，经混合溶液制备单元2对干燥的蚕丝蛋白进行溶解并保温，得到蚕丝蛋白混合溶液，后经纯化分离单元3对蚕丝蛋白混合溶液进行透析和纯化，最终得到一定质量浓度的蚕丝蛋白溶液。利用本申请实施例提供的流水线设备，可自动完成蚕茧粉碎、去胶、漂洗、分离纯化等一系列过程，便捷高效，最终得到大规模量产的蚕丝蛋白溶液；同时，得到的蚕丝蛋白溶液效果干净卫生、品质均衡，避免了手工制备造成的影响。

一种可选的实施方式中，如图1所示，该流水线设备还包括传送带4或传送管道；传送带4或传送管道，用于连接蚕茧处理单元1、混合溶液制备单元2与纯化分离单元3并沿传送方向输出各单元的产物。

一种可选的实施方式中，蚕茧处理单元1包括蚕茧粉碎装置11，如图2所示，图2是本申请实施例提供的一种蚕茧粉碎装置的结构示意图，蚕茧粉碎装置11的入口端与进料区连接，进料区用于放置未经处理的蚕茧，开始时，进料区将未经处理的蚕茧平铺在传送带4上，并按照一定的速度传送至蚕茧粉碎装置11，蚕茧粉碎装置11内部设有多个旋转刀片111，多个旋转刀片111将蚕茧进行粉碎。

一种可选的实施方式中，蚕茧处理单元1包括煮茧装置12，如图3所示，图3是本申请实施例提供的一种煮茧装置的结构示意图，煮茧装置12包括加热部121和过滤部122，加热部121的蚕茧入口端与蚕茧粉碎装置11的出口端连接，加热部121的出口端与过滤部122的入口端连接；加热部121用于将粉碎后的蚕茧在预设溶液中进行加热至煮沸，以形成蚕丝蛋白；过滤部122用于对煮沸后的溶液进行过滤，得到蚕丝蛋白。

进一步地，加热部121包括加热腔1211，加热腔1211的内部设有搅拌器1212；粉碎后的蚕茧在加热腔1211中与预设溶液进行混合并加热至煮沸，以完成去胶，搅拌器1212可在加热过程中对蚕茧与预设溶液进行搅拌使得受热均匀以进行有效去胶；

进一步地，加热部121还设有碳酸钠溶液进口和进水口，碳酸钠溶液进口、进水口和蚕茧入口端设于加热腔的不同侧壁上，按照蚕茧的分量向加热腔1211内倾倒对应重量的预设溶液；

进一步地，煮沸后的蚕茧与预设溶液从加热部121的出口端进入过滤部122，过滤部122包括滤网1221和排水口，过滤部122的蚕丝蛋白出口端与排水口分别设于滤网1221的两侧，目的是通过滤网1221将预设溶液过滤掉，以获得去胶后湿润的蚕丝蛋白，湿润的蚕丝蛋白通过传送带4继续送至下一工序。

一种可选的实施方式中，蚕茧处理单元1还包括漂洗装置13和风干装置14；漂洗装置13用于对蚕丝蛋白进行多次漂洗，将漂洗后的蚕丝蛋白传送至风干装置14；如图4所示，图4是本申请实施例提供的一种风干装置的示意图，风干装置14包括风机141和环境控制模块142，环境控制模块142包括温度控制子模块1421和湿度控制子模块1422，分别用于控制风干过程中的温度和湿度。

一种可选的实施方式中，如图5所示，图5是本申请实施例提供的一种混合溶液制备单元的示意图，该混合溶液制备单元2包括溶解装置21，溶解装置21包括溶解腔211和搅拌器212，搅拌器212设于溶解腔211的内壁，干燥后的蚕丝蛋白被送至溶解腔211内，同时从外部将一定浓度的待混合溶液注入至溶解腔211内，通过搅拌器212进行充分搅拌混合，获得蚕丝蛋白混合溶液；

进一步地，混合溶液制备单元2还包括保温装置22，保温装置22的入口端与溶解装置21的出口端连接，保温装置22包括保温箱221和温度控制模块222，温度控制模块222用于保持保温箱221内的温度处于预设温度；蚕丝蛋白混合溶液被送至保温箱221内进行保温存放。

一种可选的实施方式中，纯化分离单元3包括透析装置31，如图6所示，图6是本申请实施例提供的一种透析装置的示意图，透析装置31包括纯水注入模块311和透析池312，透析池312内设有多个透析袋3121，多个透析袋3121用于分装蚕丝蛋白混合溶液，透析池312的大小以及透析袋3121的数量可根据实际生产需求进行设计；纯水注入模块311用于将存储的纯水注入透析池312中，纯水注入模块311可包括纯水机和储水箱。

一种可选的实施方式中，纯化分离单元3还包括离心机32；如图7所示，图7是本申请实施例提供的一种离心机的示意图，离心机32用于在预设时间和预设温度下对透析后得到的蚕丝蛋白透析液进行离心，对离心后的上层清液进行收集，得到蚕丝蛋白溶液。

下面以制备一定浓度的蚕丝蛋白溶液为例对本申请的流水线设备各工序单元的具体装置作进一步说明。如图1～7，未经处理的蚕茧均匀落在传送带4上，并由传送带4送入蚕茧粉碎装置11，蚕茧被逐渐粉碎后，由传送带4传入煮茧装置12，在加热部121中与浓度为0.02mol/L的Na₂CO₃溶液进行加热约30min至煮沸，形成蚕丝，煮完后输送至过滤部122经过滤网1221过滤，得到的湿润的蚕丝蛋白，由传送带4送至漂洗装置13中的超纯水重复漂洗8次；后传送至风干装置14，在25℃、常压(0.1MPa)下进行干燥，干燥时间约为15min；干燥完毕后，由传送带4传送至溶解装置21中，将干燥后的去胶蚕丝蛋白溶解在浓度为0.98g/mL的LiBr溶液中并充分搅拌混合；随后放于60℃的保温箱221中保温40h，得到蚕丝蛋白与LiBr的混合溶液；通过传送带4传送至透析装置31中，利用统一规格的透析袋3121进行分装、透析，间隔8h换一次水，纯水机生产的超纯水储存于储水箱中，并输送至透析池312，透析池312长5米、宽1米、高0.5米，500个透析袋3121可同时工作，透析过程大约72h，最终得到6％-9％(w/v)的丝素悬浮液；最后，传送至离心机32进行离心，离心时间10min，将蚕丝蛋白透析液于4℃中进行纯化，收集上层清液，最终得到所需的蚕丝蛋白溶液。利用本申请实施例提供的流水线设备，按照月产量30天计算，一条流水线设备每个月即可生产600升蚕丝蛋白溶液，相较于传统手工制备的方式，产量得到了大幅度提高。

综上，本申请实施例提供的一种用于制备蚕丝蛋白溶液的流水线设备，可以实现蚕丝蛋白溶液的自动化生产，从而可以提高蚕丝蛋白溶液的品控，还具有产量大、成本低的优势。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于制备蚕丝蛋白溶液的流水线设备，其特征在于，包括蚕茧处理单元(1)、混合溶液制备单元(2)和纯化分离单元(3)；

所述蚕茧处理单元(1)，用于对未经处理的蚕茧进行粉碎处理，对粉碎处理后的蚕茧进行去胶，将去胶后得到的蚕丝蛋白进行漂洗和干燥后传送至所述混合溶液制备单元(2)；

所述混合溶液制备单元(2)，用于将处理后的蚕丝蛋白溶解于待混合溶液中，得到蚕丝蛋白混合溶液，将所述蚕丝蛋白混合溶液进行保温预设时间后传送至所述纯化分离单元(3)；

所述纯化分离单元(3)，用于对所述蚕丝蛋白混合溶液进行透析和纯化处理，得到蚕丝蛋白溶液。

2.根据权利要求1所述的流水线设备，其特征在于，所述蚕茧处理单元(1)包括蚕茧粉碎装置(11)；

所述蚕茧粉碎装置(11)内部设有多个旋转刀片(111)，所述蚕茧粉碎装置(11)的入口端与进料区连接，所述进料区用于放置所述未经处理的蚕茧。

3.根据权利要求2所述的流水线设备，其特征在于，所述蚕茧处理单元(1)包括煮茧装置(12)；

所述煮茧装置(12)包括加热部(121)和过滤部(122)，所述加热部(121)的蚕茧入口端与所述蚕茧粉碎装置(11)的出口端连接，所述加热部(121)的出口端与所述过滤部(122)的入口端连接；

所述加热部(121)用于将粉碎后的蚕茧在预设溶液中进行加热至煮沸，以形成蚕丝蛋白；

所述过滤部(122)用于对煮沸后的溶液进行过滤，得到所述蚕丝蛋白。

4.根据权利要求3所述的流水线设备，其特征在于，所述加热部(121)包括加热腔(1211)，所述加热腔(1211)的内部设有搅拌器(1212)；

所述加热部(121)还设有碳酸钠溶液进口和进水口，所述碳酸钠溶液进口、所述进水口和所述蚕茧入口端设于所述加热腔的不同侧壁上；

所述过滤部(122)包括滤网(1221)和排水口，所述过滤部(122)的蚕丝蛋白出口端与所述排水口分别设于所述滤网的两侧。

5.根据权利要求3所述的流水线设备，其特征在于，所述蚕茧处理单元(1)还包括漂洗装置(13)和风干装置(14)；

所述漂洗装置(13)用于对所述蚕丝蛋白进行多次漂洗，将漂洗后的蚕丝蛋白传送至所述风干装置(14)；

所述风干装置(14)包括风机(141)和环境控制模块(142)，所述环境控制模块(142)用于控制风干过程中的温度和湿度。

6.根据权利要求1所述的流水线设备，其特征在于，所述混合溶液制备单元(2)包括溶解装置(21)；

所述溶解装置(21)包括溶解腔(211)和搅拌器(212)，所述搅拌器(212)设于所述溶解腔(211)的内壁。

7.根据权利要求6所述的流水线设备，其特征在于，所述混合溶液制备单元(2)还包括保温装置(22)；

所述保温装置(22)包括保温箱(221)和温度控制模块(222)，所述温度控制模块(222)用于保持所述保温箱(221)内的温度处于预设温度。

8.根据权利要求1所述的流水线设备，其特征在于，所述纯化分离单元(3)包括透析装置(31)；

所述透析装置(31)包括纯水注入模块(311)和透析池(312)；

所述透析池(312)内设有多个透析袋(3121)，所述多个透析袋(3121)用于分装所述蚕丝蛋白混合溶液；

所述纯水注入模块(311)用于将存储的纯水注入所述透析池(312)中。

9.根据权利要求8所述的流水线设备，其特征在于，所述纯化分离单元(3)还包括离心机(32)；

所述离心机(32)用于在预设时间和预设温度下对透析后得到的蚕丝蛋白透析液进行离心，对离心后的上层清液进行收集，得到所述蚕丝蛋白溶液。

10.根据权利要求1所述的流水线设备，其特征在于，还包括传送带(4)或传送管道；

所述传送带(4)或所述传送管道，用于连接所述蚕茧处理单元(1)、所述混合溶液制备单元(2)与所述纯化分离单元(3)并沿传送方向输出各单元的产物。

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